介入科必备,Stemrad打造无铅化选择性屏蔽辐射防护服【Space Medicine系列案例】

作者: 谢灵 2022-10-12 08:00
Stemrad
https://stemrad.com/
企业数据由 动脉橙 提供支持
辐射防护装备研发商 | 未公开 | 运营中
美国-弗罗里达州
2017-12-03
融资金额:$600万
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在电子和电器产品日益普及的今天,辐射对身体的伤害范围很广,而且很难预测。当暴露于高剂量的辐射时,骨髓损伤有可能会导致死亡;而当长期暴露于低剂量的辐射时,则有可能患上癌症。生活中,人们迷信各种防辐射、降低辐射的方法。而在高科技领域,一直有一种科学的防护手段,就是辐射防护服。

 

辐射防护服是一种特殊服饰,可以通过屏蔽射线,使辐射对身体的影响降到最低。目前,辐射防护服在医疗、化工、国防、建筑等辐射较重的领域内广泛应用。临床上,介入医生需要穿戴辐射防护服来防止辐射的伤害。依照国家规定,患者在进行检查时也需要配备辐射防护服对未检查的部位——特别是性腺、甲状腺进行保护。

 

据调查显示,中国辐射防护服中低端产品的研发处于平稳发展状态,但高端辐射防护服发展缓慢,99%的高端产品都依赖进口。此外,辐射防护服的主要原材料铅有40%依赖进口,自2020年开始,铅原料市场出现供应偏紧局面。而无铅化材料主要依赖进口,且进价高昂。

 

在一个具有广泛需求的领域,海外市场缘何能够占领高地?高端辐射防护服的研发壁究竟在哪?又该如何突破?

 

选择性屏蔽:保护脆弱部位,已开发三种产品

 

Stemrad是一家创办于2011年的个人防护设备公司,总部位于以色列特拉维夫,在佛罗里达州设有办事处。

 

Stemrad的创始人是Daniel Levitt,他是一位连续创业者,拥有超过23年的高管经验,曾担任六家高科技和生命科学公司的首席执行官或联合创始人,以及14家公司的顾问。

 

传统的辐射放射服主要有两个问题,一是重量过大,二是移动性差。市面上传统的全身防护服重量在15~20斤左右,无论是何种工种穿上如此重量的防护服都难以开展长期作业。针对这两个问题,Stemrad率先采取一种选择性屏蔽(SELECTIVE RADIATION PROTECTION)的理念来解决。选择性屏蔽不需要进行全身防护,而是在身体脆弱部位如腹部以及富含造血干细胞的部位进行保护,利用其干细胞的再生能力,让身体得到恢复。OECD在报告指出,部分身体屏蔽重量较轻,有选择的使用大量屏蔽材料保护骨髓以保护其造血功能,有可能防止伽马射线对人体造成的急性健康影响。

 

目前,基于选择性屏蔽理念,StemRad 已开发出三类针对不同场合的产品。

 

StemRad 360 Gamma 是StemRad公司的第一款产品,也是被开发应用范围最广的产品,在同类型辐射防护服市场中,是最能保证身体移动性的产品。StemRad 360 Gamma 目前被用于军事、核反应工业、急救人员以及民用等领域。

 

StemRad 360 Gamma 通过多次消防员和宇航员的实验,验证其材质100%阻燃,符合人体工学设计,能够方便穿戴在各类服饰之上,有效防止辐射威胁。在高辐射环境下,Cs-137衰变后产生的伽马射线对人体的危害极大,经过测试,StemRad 360 Gamma也可能有效防止伽马射线辐射。 

 

另两个产品是适用于医疗领域的STEMRad MD和为航天深空任务制造的AstroRad。

 

STEMRad MD:无铅化外骨骼设计解决临床痛点

 

长期以来,介入医生一直受到辐射的困扰而患上颈部、脊柱、髋部和膝关节损伤等疾病。市面上的产品大多采用全身屏蔽的理念进行制作,这带来的问题是:如果选择全身屏蔽的防护服,其重量会让医生在手术中移动性受阻而操作不当;而为了精准手术选择普通的铅围裙,则又会面临辐射的危害。传统的辐射防护服要么能够防护但无法轻松移动,要么能够轻松移动但防护性不足。

 

为了解决这个矛盾,STEMRad MD做了很多努力。首先是结合基于人体工学的外骨骼设计,外骨骼设计帮助医生承载防护服的全部重量,同时能够弯曲髋关节和膝关节,让医生能够快速行走以进行轻便的操作。外骨骼设计在医疗里首先应用于康复医疗领域,佩戴之后能够为患者提供有效助力。

 

为了实现对医生的全方位防护,STEMRad MD还配备防护面罩,防止较低角度的散射辐射并不遮挡视线影响手术。与铅眼镜相比,能够防护更多的部位,增强对面部、头部、眼睛和大脑的保护。防护面罩也由外骨骼系统支撑,医生能够在佩戴的同时也可佩戴自己的眼镜。

 

STEMRad MD还采用了无铅化材质进行制造,无铅化材质在防护能力上与铅相同,但其采用稀土等环保材料进行制作,比铅材质更加柔软和环保,有效减轻服饰的重量,也避免了因铅老化发生的铅粉游离,继而感染呼吸道的情况。

 

一般来说,辐射防护服采用铅作为原材料,国内也对辐射防护服各部分的铅当量有详细规定,同时规定辐射防护服有效期在4~5年。而我国铅原料有40%依赖进口,从2020年开始,受到进口端影响,铅原料市场出现供应偏紧局面。耗损大、原料贵导致成本高,成本过高使得国内辐射防护服市场动力不足。但情况在转变,统计显示,随着主要下游铅酸蓄电池产量持续增长,近年来我国铅产量持续增长,截至2021年我国铅精矿产量为155.4万吨,同比2020年增长16.9%。

 

如果采用无铅化材料,首要的难题也是原材料缺乏。目前,我国采用的无铅化材料主要依赖进口,且价格昂贵。针对原材料生产短缺的问题,首先要解决技术的问题。我国科研创新正在针对无铅化材料进行研究,并已经取得了较大进展。2022年8月,四川大学研究团队宣布解决了无铅压电材料研究中的两大技术难题。相信随着科技的发展和产能的不断提升,技术壁垒和原材料壁垒两个大问题能得到突破。

 

据调查,我国共有介入医师8716人,介入技术员3511人,介入护士10895人。尽管我国介入医生的人数仅为美国的1/5,但实际上,介入医学已经成为除了内科、外科之外的第三大学科。在未来,随着介入医学的不断发展,需要更多专业介入医生。现如今,我国六成以上的医院已成立介入科,致力于介入医学的普及和应用。

 

AstroRad成为NASA空间探索计划重要组成部分

 

AstroRad是一款专为宇航员在低地球轨道(LEO)之外设计的辐射防护服装,能够有效减少辐射暴露诱发死亡(REID),消除由太阳粒子事件(SPE)引起的急性辐射综合征(ARS)的可能性。

 

AstroRad由StemRad和洛克希德马丁公司在StemRad 360 Gamma 的基础上共同开发。AstroRad由具有高丰度氢气的聚合物组成,氢元素是宇宙中丰度最高的元素之一,该聚合物利于屏蔽空间辐射,最大限度减少二次辐射的产生。目前,StemRad 正在探索使用航天器上的再生材料作为元件制作防护服,以减少航天器的有效载荷质量。

 

经过测试,AstroRad符合ALARA辐射防护原理,能够在航天器的避难所内继续使用,机组人员可以结合避难所与AstroRad两种保护措施,最大限度降低辐射风险。

 

2018年,NASA与以色列航天局(ISA)在科罗拉多斯普里斯举行的太空研讨会上签署了一项协议,在NASA的Artemis I月球任务中发射StemRad的AstroRad辐射防护背心,这是NASA自1972年以来首次恢复载人航空任务前的最后一次。

 

除了阿波罗探月任务外,人类太空探索任务一直局限在低地球轨道。因为地球的磁层能够排除大部分辐射威胁,包括太阳风暴和更远的银河中的辐射。但当需要进行更长时间更远距离的载人深空任务时,宇航员就很容易受到辐射的威胁,这也成为NASA向火星发射载人任务时最重大的挑战之一。因而,AstroRad成为NASA空间探索计划的重要组成部分。

 

从2019年开始,AstroRad就被用于国际空间站中用于微重力的高级人体工程学研究。2022年9月,NASA将AstroRad随Artemis任务发射到国际空间站,完成“Matroshka AstroRad Radiation Experiment”,测试AstroRad防护辐射的效力,预计此次任务将包含登月及返回过程,为期一个半月。


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文章标签 医疗器械
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